满足可弯曲折叠的锂电池在制造工艺上有什么难点?为什么不惧穿刺实验?
A123的主要产品是磷酸铁锂动力电池,一块大锂电池是无数小电池的串联,A123能把小电池制造成均匀的纳米级小颗粒,并能在小电池总数量大大增加的情况下保持了整体的稳定性。在同等大小,同样稳定性下,A123小电池数量是一般锂电池的100倍。A123作为当时美国清洁能源汽车产业的标杆性企业,吸引了大批投资者,包括红杉、宝洁、摩托罗拉,甚至连美国能源部都和它签了1500万美金的新能源发展合约。
然而当时的经济形势决定了很少有人愿意为了新能源汽车的概念比汽油车多付出一笔钱,而A123更是昂贵的电动汽车中的奢侈品代表,A123做的是全世界质量最好的动力电池,但也是全世界性价比最差的电池,他的主要购买商是以奢侈轿车出名的菲斯克,同样性能参数的电池,A123仅仅因为他们的产品更稳定,更酷,更小巧,就要以一般锂电池2-3倍的价格出售,显然是行不通的。
革新电池生产方式
A123失败之后,蒋业明把更多的精力放到了24M。24M总部位于马萨诸塞州剑桥市,距麻省理工学院仅几个街区。
吸取了A123的惨痛教训,在24M,蒋业明想要以更低的成本生产更高效的锂电池。
增加锂电池的容量通常有两条路:一是增加电池芯的数量,二是增加能量密度。增加电池芯的话,镍和钴等金属将同比例增加,边际成本很高。最初蒋业明提出的解决方案是“液流电池”,增加液流电池的容量只需连接更大的液体仓,成本很低。但要使得成本足够有竞争力,则需要相当于一座核电厂那么巨大的液流仓,显然这不可能。
在一次对照实验之后,蒋业明和同事发现静态电池(staticbattery)的电池容量在经历上万次充放电循环之后,依然能保持得十分稳定。于是他们开始认为静态电池可能才是正确的发展方向。
经过黑暗中不懈地摸索,他们最终纯手动打造出了一个生产平台,让电池的能量密度和生产速度都产生了质的变化。新的电池设计剔除了80%非活性、不蓄能的组件(如铜、铝和塑料),大幅降低了电池成本和充电所需的能量。而电极厚度比普通锂电池增加了5倍,使得锂电池的能量密度大大增加。他们把这种新型电池叫做半固态锂电池。
新配方的电池更加柔性,可弯曲、折叠,甚至穿透子弹电池也不会失效,使得锂电池更加安全和耐用。同时由于在新设计中去掉了有机溶剂,电池更易于回收。新的电池设计,除了简化了锂电池内部的结构、提升了锂电池的性能,同时也改变了锂电池的生产工艺。